本發(fā)明涉及一種對(duì)包括曲面及平面在內(nèi)的工件的切削加工方法及執(zhí)行該加工方法的機(jī)床。

背景技術(shù)：

在專利文獻(xiàn)1中記載了一種用于使用正面銑刀或立銑刀的底刃對(duì)工件的圓筒面進(jìn)行切削加工的切削加工方法。在此情況下，工件與在車削加工時(shí)同樣地旋轉(zhuǎn)。

在對(duì)具有曲面和與之連續(xù)的平面的工件進(jìn)行加工的情況下，在專利文獻(xiàn)1中記載的那樣的方法產(chǎn)生切削剩余。在此情況下，以往，由通常的正面銑刀等加工平面部分，由與其曲率一致的成形刀具例如在專利文獻(xiàn)2中所示的那樣的成形刀具加工曲面部分。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平9-323211號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2005-217227號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

在為了加工具有曲面和與之連續(xù)的平面的工件而使用2種刀具例如正面銑刀和成形刀具的情況下，作為起因于刀具的裝換等的加工誤差，在曲面部分和平面部分的連接部產(chǎn)生階梯差。這樣的階梯差在工件最終作為例如智能手機(jī)的殼體的那樣的要求高品質(zhì)的外觀的部件利用的情況下，即使它是微小的階梯差也需要除去。階梯差的除去是由研磨工序與通常由切削加工產(chǎn)生的切削痕等一起除去，但因?yàn)榇嬖陔A梯差所以存在研磨工序的時(shí)間變長(zhǎng)及研磨介質(zhì)的消耗變得劇烈的問題。另外，希望切削痕的數(shù)量少，由切削痕產(chǎn)生的凹凸小，以便研磨工序的時(shí)間變短。

本發(fā)明是鑒于上述的情況做出的發(fā)明，以提供一種不會(huì)在加工面的邊界產(chǎn)生階梯差，有效地進(jìn)行加工的切削加工方法及機(jī)床為目的。

為了解決課題的手段

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種切削加工方法，其是由旋轉(zhuǎn)刀具對(duì)具有由直線的移動(dòng)描繪的曲面和與該曲面連續(xù)的平面的工件進(jìn)行加工的切削加工方法，其特征在于，前述旋轉(zhuǎn)刀具具有在與前述旋轉(zhuǎn)刀具的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面內(nèi)延伸的底刃，并以前述旋轉(zhuǎn)軸線為中心旋轉(zhuǎn)，在前述旋轉(zhuǎn)軸線的方向看時(shí)的前述底刃的軌跡呈環(huán)狀的面，具備將工件向機(jī)床安裝的工序；曲面切削工序；平面切削工序；和將工件從機(jī)床上拆下的工序，在所述曲面切削工序中，以通過前述環(huán)狀的面和前述工件的接觸形成的接觸線與前述工件的前述曲面的母線一致且沿前述曲面移動(dòng)的方式對(duì)前述工件和前述旋轉(zhuǎn)刀具之間給與相對(duì)的進(jìn)給來加工前述曲面，前述環(huán)狀的面由前述旋轉(zhuǎn)刀具的底刃的軌跡形成，所述平面切削工序是在前述曲面切削工序之后或之前進(jìn)行的平面切削工序，在所述平面切削工序中，以前述環(huán)狀的面和前述平面位于同一平面上的方式使前述底刃和前述平面接觸來加工前述工件的平面。

進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明，提供一種機(jī)床，其是具備對(duì)具有由直線的移動(dòng)描繪的曲面和與該曲面連續(xù)的平面的工件進(jìn)行加工的旋轉(zhuǎn)刀具的機(jī)床，其特征在于，前述旋轉(zhuǎn)刀具具有在與前述旋轉(zhuǎn)刀具的旋轉(zhuǎn)軸線正交的平面內(nèi)延伸的底刃，并以前述旋轉(zhuǎn)軸線為中心旋轉(zhuǎn)，在前述旋轉(zhuǎn)軸線的方向看時(shí)的前述底刃的軌跡呈環(huán)狀的面，所述機(jī)床以實(shí)施如下的曲面切削工序和平面切削工序的方式構(gòu)成，即，在所述曲面切削工序中，以通過前述環(huán)狀的面和前述工件的接觸形成的接觸線與前述工件的前述曲面的母線一致且沿前述曲面移動(dòng)的方式對(duì)前述工件和前述旋轉(zhuǎn)刀具之間給與相對(duì)的進(jìn)給來加工前述曲面，前述環(huán)狀的面由前述旋轉(zhuǎn)刀具的底刃的軌跡形成，在所述平面切削工序中，以前述環(huán)狀的面和前述平面位于同一平面上的方式使前述底刃和前述平面接觸來加工前述工件的平面。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，若已將工件安裝到機(jī)床上，則不用在途中將其拆下，也就是在同一程序中不用更換刀具就可連續(xù)地實(shí)施曲面切削工序和平面切削工序。其結(jié)果，能夠得到在曲面和平面的邊界沒有階梯差的工件，能夠縮短研磨工序。另外，通過由底刃切削曲面，也可以得到非常光滑的表面。

附圖說明

圖1是基于本發(fā)明的實(shí)施方式的機(jī)床的側(cè)視圖。

圖2是表示作為加工對(duì)象的工件的一例的立體圖。

圖3a是示意性地表示基于實(shí)施方式的機(jī)床進(jìn)行曲面切削工序時(shí)的旋轉(zhuǎn)刀具和工件的俯視圖。

圖3b是示意性地表示基于實(shí)施方式的機(jī)床進(jìn)行曲面切削工序時(shí)的旋轉(zhuǎn)刀具和工件的從x軸方向看的主視圖。

圖3c是示意性地表示基于實(shí)施方式的機(jī)床進(jìn)行曲面切削工序時(shí)的旋轉(zhuǎn)刀具和工件的從y軸方向看的側(cè)視圖。

圖4a是示意性地表示基于實(shí)施方式的機(jī)床進(jìn)行平面切削工序時(shí)的旋轉(zhuǎn)刀具和工件的俯視圖。

圖4b是示意性地表示基于實(shí)施方式的機(jī)床進(jìn)行平面切削工序時(shí)的旋轉(zhuǎn)刀具和工件的從x軸方向看的主視圖。

圖4c是示意性地表示基于實(shí)施方式的機(jī)床進(jìn)行平面切削工序時(shí)的旋轉(zhuǎn)刀具和工件的從y軸方向看的側(cè)視圖。

圖5是示意性地表示從平面切削工序向曲面切削工序轉(zhuǎn)移時(shí)的旋轉(zhuǎn)刀具的切削刀片和工件的圖。

圖6是表示旋轉(zhuǎn)刀具的其它的例子的立體圖。

具體實(shí)施方式

為了實(shí)施發(fā)明的方式

下面，參照附圖，說明本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。

參照?qǐng)D1，圖1表示基于本發(fā)明的實(shí)施方式的機(jī)床100。機(jī)床100構(gòu)成立式加工中心，具備被固定在工廠的地板面上的作為基臺(tái)的床身102；在床身102的上面中可在y軸方向移動(dòng)地設(shè)置的y軸滑塊104；被固定在y軸滑塊104的上面上的b軸方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給組件106；從床身102的圖1的右側(cè)的上面直立設(shè)置的立柱108；在前述立柱108的前面中可在x軸方向(在圖1中為與紙面垂直的方向)移動(dòng)地設(shè)置的x軸滑塊110；相對(duì)于前述x軸滑塊110可在z軸方向移動(dòng)地設(shè)置的z軸滑塊112；及被固定在前述z軸滑塊112上，以鉛直的旋轉(zhuǎn)軸線r1為中心可旋轉(zhuǎn)地支承主軸114的主軸頭116。進(jìn)而，機(jī)床100具備在x軸方向驅(qū)動(dòng)x軸滑塊110的x軸驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)、在y軸方向驅(qū)動(dòng)y軸滑塊104的y軸驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)和在z軸方向驅(qū)動(dòng)z軸滑塊112的z軸驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)。

b軸方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給組件106具備分別可旋轉(zhuǎn)地支承工件30的相向的兩端的圖1的右側(cè)的旋轉(zhuǎn)工作頭122和左側(cè)的尾座124。旋轉(zhuǎn)工作頭122和尾座124分別具備軸122a、124a，所述軸122a、124a具有與b軸方向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的旋轉(zhuǎn)軸線r2一致的軸線。旋轉(zhuǎn)工作頭122具備的軸122a能夠由被配設(shè)在旋轉(zhuǎn)工作頭122內(nèi)的未圖示的b軸馬達(dá)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)而使工件在b軸方向旋轉(zhuǎn)。

另外，圖1的加工中心當(dāng)然也可以由臥式的加工中心(未圖示)構(gòu)成。在此情況下，若加工中心具有可繞與鉛直的y軸平行的軸線旋轉(zhuǎn)進(jìn)給即b軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的工作臺(tái)，則可能不使用旋轉(zhuǎn)工作頭122。

在主軸114的前端，經(jīng)刀具保持架118裝配了旋轉(zhuǎn)刀具10。圖1所示的旋轉(zhuǎn)刀具10具有長(zhǎng)方體狀的刀具主體12；被機(jī)械性地?cái)Q緊固定在刀具主體12的長(zhǎng)邊方向的兩端部的底面?zhèn)鹊?個(gè)切削刀片14。在切削刀片14上形成了底刃14a。旋轉(zhuǎn)刀具10也具有用于使相對(duì)于刀具主體12結(jié)合了的刀柄16和使2個(gè)切削刀片14的高度一致的未圖示的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

本實(shí)施方式中的切削刀片14的底刃14a在與旋轉(zhuǎn)軸線r1正交的平面內(nèi)呈直線狀地延伸。因此，若在與旋轉(zhuǎn)軸線r1正交的方向看底刃14a，則底刃14a呈直線狀地延伸成與和旋轉(zhuǎn)軸線r1正交的平面相接。在本實(shí)施方式中，在旋轉(zhuǎn)軸線r1的方向看時(shí)，底刃14a也呈直線狀地延伸。切削刀片14被固定在刀具主體12的長(zhǎng)邊方向的端部附近，底刃14a的長(zhǎng)度w在本實(shí)施方式中是旋轉(zhuǎn)刀具10的半徑的大約20％，但只要與加工的形狀的長(zhǎng)度相應(yīng)地決定比率即可。在旋轉(zhuǎn)刀具10以旋轉(zhuǎn)軸線r1為中心旋轉(zhuǎn)了時(shí)，從旋轉(zhuǎn)軸線r1的方向看的底刃14a的軌跡作為寬度為w的面圈狀即環(huán)狀的面cs形成(參照?qǐng)D3a)。

接著，對(duì)由基于本實(shí)施方式的機(jī)床100切削加工的工件30的一例參照表示其完成形狀的圖2進(jìn)行說明。圖2的工件30被形成為厚度比較薄的大致長(zhǎng)方體狀，但更詳細(xì)地說，是由占據(jù)其大部分的長(zhǎng)方體部32和被附加在其兩側(cè)端的彎曲體部34一體地形成。其結(jié)果，形成長(zhǎng)方體部32的表面的平面32a與形成彎曲體部34的表面的曲面34a連續(xù)。基于本實(shí)施方式的機(jī)床100，能夠?qū)嵤┣邢鞴ぜ?0的長(zhǎng)方體部32的表面的平面切削工序和切削彎曲體部34的表面的曲面切削工序。另外，實(shí)際上，在工件30的短邊側(cè)的端面上形成用于與旋轉(zhuǎn)工作頭122及尾座124卡合的孔，但圖2所示的工件30表示包括了這樣的孔在內(nèi)的端面由于與上述的工序不同的工序切削后的完成狀態(tài)。

機(jī)床100加工的工件30的各彎曲體部34的表面由圓柱面的部分形成。但是，即使彎曲體部34的表面由圓柱面以外的任意的柱面，例如橢圓柱面的部分、雙曲線柱面或拋物線柱面等或使它們復(fù)合了的曲面形成，本實(shí)施方式的機(jī)床100也可以實(shí)施加工。

機(jī)床100能夠?qū)嵤?duì)工件30的彎曲體部34的曲面34a進(jìn)行加工的曲面切削工序和對(duì)工件30的長(zhǎng)方體部32的平面32a進(jìn)行加工的平面切削工序。最初，參照?qǐng)D3a～c，對(duì)曲面切削工序進(jìn)行說明。圖3a～c分別是示意性地表示實(shí)施曲面切削工序時(shí)的工件30和旋轉(zhuǎn)刀具10的俯視圖、在x軸方向看的主視圖及在y軸方向看的側(cè)視圖。

在圖3a中，用隱線表示具有底刃14a的切削刀片14，另外，作為底刃14a旋轉(zhuǎn)了時(shí)的軌跡的環(huán)狀的面cs被標(biāo)注影線來表示。環(huán)狀的面cs的寬度w與底刃14a的長(zhǎng)度w相等。在圖3a中，也表示了在工件30的彎曲體部34的曲面34a和環(huán)狀的面cs接觸的部分中產(chǎn)生的直線的接觸線tl。圖3a的接觸線tl與形成彎曲體部34的曲面34a的圓柱面的母線一致。參照?qǐng)D3c可知，表示底刃14a與在b軸方向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給而從水平傾斜的工件30的彎曲體部34的曲面34a接觸的狀態(tài)，與紙面垂直地形成接觸線tl。

然而，在曲面切削工序中，由于接觸線tl相對(duì)于曲面34a產(chǎn)生，所以在曲面34a沒有完成的階段產(chǎn)生接觸面，該接觸面的在y軸方向延伸的端緣相當(dāng)于接觸線tl。在本說明書中，將這樣的接觸面的在y軸方向延伸的端緣也稱為接觸線tl。

在這里，若確認(rèn)母線的定義，則成為“在通過直線的移動(dòng)描繪曲面時(shí)，將在其各位置的直線稱為該曲面的母線(廣辭苑辭典)”。因此，本實(shí)施方式的機(jī)床100，為了形成彎曲體部34的曲面34a，以如下的方式構(gòu)成，即，在曲面切削工序中，對(duì)工件30給與b軸方向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給和x軸方向的直線進(jìn)給，并且對(duì)旋轉(zhuǎn)刀具10給與z軸方向的直線進(jìn)給，以便使通過環(huán)狀的面cs和工件30的接觸形成的接觸線tl與曲面34a的母線一致，使該接觸線tl沿所希望的曲面34a移動(dòng)。

另外，在本實(shí)施方式中，如圖3a所示，在曲面切削工序中產(chǎn)生的接觸線tl是與工件30的彎曲體部34的在y軸方向的全長(zhǎng)相等的1條連續(xù)的線段。其結(jié)果，機(jī)床100在曲面切削工序中，不用對(duì)工件30和旋轉(zhuǎn)刀具10之間給與相對(duì)的y軸方向的直線進(jìn)給，就能夠?qū)η?4a的y軸方向的全長(zhǎng)進(jìn)行切削。在本實(shí)施方式中，確定了旋轉(zhuǎn)刀具10的外徑和底刃14a的長(zhǎng)度w，以便在環(huán)狀的面cs內(nèi)包括工件30的彎曲體部34的在y軸方向的全長(zhǎng)，且接觸線tl不被環(huán)狀的面cs的內(nèi)側(cè)的圓分割。

但是，也可以是在曲面切削工序中接觸線tl被環(huán)狀的面cs的內(nèi)側(cè)的圓分割為2個(gè)的實(shí)施方式。這適合于接觸線tl處于與圖3a所示的位置相比向旋轉(zhuǎn)軸線r1側(cè)錯(cuò)開的位置的情況。在此情況下，由于在環(huán)狀的面cs的內(nèi)側(cè)的圓內(nèi)不形成接觸線tl，所以不形成接觸線tl的工件30的部分未被進(jìn)行曲面切削而成為切削余量部。另一方面，接觸線tl在圖3a所示的位置延伸，但是，若環(huán)狀的面cs沒有覆蓋盡工件30的彎曲體部34的y軸方向的全長(zhǎng)，則不形成接觸線tl的工件30的部分未被進(jìn)行曲面切削而成為切削剩余部。在這些的任一情況下，若在工件30和旋轉(zhuǎn)刀具10之間增加相對(duì)的y軸方向的直線進(jìn)給，則切削剩余部被消除。但是，在這樣給與了y軸方向的直線進(jìn)給的情況下，在加工面中產(chǎn)生雖然沒有達(dá)到能夠稱為階梯差的程度但可目視識(shí)別的在x軸方向延伸的線狀的加工印記，與沒有給與y軸方向的直線進(jìn)給的情況相比，加工面的外觀上的均勻性或平滑度降低。

接著，參照?qǐng)D4a～c，對(duì)本實(shí)施方式的機(jī)床100進(jìn)行的平面切削工序進(jìn)行說明。圖4a～c分別是示意性地表示實(shí)施平面切削工序時(shí)的工件30和旋轉(zhuǎn)刀具10的俯視圖、在x軸方向看的主視圖及在y軸方向看的側(cè)視圖。在平面切削工序中，在作為由底刃14a的軌跡產(chǎn)生的環(huán)狀的面cs和工件30的接觸部的圖4a的網(wǎng)紋線部進(jìn)行切削。因此，機(jī)床100如圖4b及圖4c所示，使底刃14a和前述平面32a接觸而對(duì)工件30給與x軸方向的進(jìn)給，以便前述環(huán)狀的面cs和工件30的長(zhǎng)方體部32的平面32a位于同一平面上。另外，在圖4a所示的例子中，由于環(huán)狀的面cs覆蓋了工件30的y軸方向的全長(zhǎng)，所以機(jī)床100不需要對(duì)工件30給與y軸方向的直線進(jìn)給。

圖5是示意性地表示從平面切削工序向曲面切削工序轉(zhuǎn)移的旋轉(zhuǎn)刀具10的切削刀片14和工件30的圖。切削刀片14的底刃14a在圖中p1及p2所示的位置實(shí)施平面切削工序，在p3及p4所示的位置實(shí)施曲面切削工序。與曲面的母線一致的接觸線tl在與紙面垂直的方向(y軸方向)延伸。另外，從圖5可知，若在平面切削工序的最后，旋轉(zhuǎn)刀具10在x軸方向相對(duì)地移動(dòng)到用于形成彎曲體部34的位置，則能夠就這樣連續(xù)地開始曲面切削工序。曲面切削工序只要進(jìn)一步增加對(duì)工件30的b軸方向的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給和對(duì)旋轉(zhuǎn)刀具10的z軸方向的直線進(jìn)給即可。因此，能夠順暢地進(jìn)行從平面切削工序向曲面切削工序的轉(zhuǎn)移，這是能夠理解的。在從曲面切削工序向平面切削工序轉(zhuǎn)移的情況下也同樣。

機(jī)床100加工一個(gè)工件30時(shí)的曲面切削工序和平面切削工序的順序是任意的。但是，優(yōu)選與曲面切削工序連續(xù)地實(shí)施平面切削工序或與平面切削工序連續(xù)地實(shí)施曲面切削工序。也就是優(yōu)選在曲面切削工序和平面切削工序之間不包括其他的工序。另外，優(yōu)選由被裝配在機(jī)床100上的一根旋轉(zhuǎn)刀具10也就是不用更換旋轉(zhuǎn)刀具10地相對(duì)于至少一個(gè)工件30實(shí)施曲面切削工序和平面切削工序。

本發(fā)明也可以作為切削加工方法來實(shí)施。基于本發(fā)明的實(shí)施方式的切削加工方法是使用前述的旋轉(zhuǎn)刀具10的底刃14a加工圖2所示的那樣的具有曲面34a和與之連續(xù)的平面32a的工件30的方法，包括將工件30例如經(jīng)圖1所示的那樣的b軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)給組件106安裝在機(jī)床100上的工序、前述的曲面切削工序、前述的平面切削工序和將工件30從機(jī)床100上拆下的工序。在此切削加工方法中，實(shí)施曲面切削工序和平面切削工序的順序是哪個(gè)在先均可，這些工序只要在將工件30安裝在機(jī)床100上的工序和將工件30從機(jī)床100上拆下的工序之間實(shí)施即可。

根據(jù)此方法，若已將工件30安裝在機(jī)床100上，則不用在途中將其拆下，也就是在同一程序中不用更換刀具地連續(xù)地實(shí)施曲面切削工序和平面切削工序，其結(jié)果，可得到在曲面34a和平面32a的邊界沒有階梯差的工件30。

接著，參照?qǐng)D6，對(duì)旋轉(zhuǎn)刀具的另外的例子進(jìn)行說明。在前述的實(shí)施方式中，機(jī)床100具備的旋轉(zhuǎn)刀具10是具有長(zhǎng)方體狀的刀具主體12的旋轉(zhuǎn)刀具，所述刀具主體12具有2個(gè)切削刀片14，但機(jī)床100例如也可以具備旋轉(zhuǎn)刀具40，所述旋轉(zhuǎn)刀具40具有大致圓筒狀的刀具主體42，所述刀具主體42具有4個(gè)切削刀片46。大致圓筒狀的刀具主體42為了將從刀具保持架延伸的刀柄(未圖示)插入而具有中心孔42a。刀具主體42具有關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線r1在周方向呈等角度間隔地形成的4個(gè)作為凹部的容屑槽44。在容屑槽44的每一個(gè)中都安裝了切削刀片46。旋轉(zhuǎn)刀具40還具備用于將切削刀片46推壓到容屑槽44的側(cè)壁上固定的楔塊50和固定螺栓52的組和用于調(diào)節(jié)切削刀片46的高度的高度調(diào)節(jié)螺釘49。

切削刀片46由刀柄部件47和底刃部件48構(gòu)成，所述刀柄部件47由五角柱狀的部件構(gòu)成。在底刃部件48的圖6的上端開放的邊緣形成了底刃48a。底刃48a在與旋轉(zhuǎn)軸線r1垂直的平面內(nèi)延伸。另外，切削刀片46被配置在刀具主體42的外周端附近。由于底刃48a的長(zhǎng)度在圖6所示的例子中是旋轉(zhuǎn)刀具40的半徑的大約20％，所以在旋轉(zhuǎn)刀具40以旋轉(zhuǎn)軸線r1為中心旋轉(zhuǎn)了時(shí)，從旋轉(zhuǎn)軸線r1的方向看的底刃45c的軌跡作為面圈狀即環(huán)狀的面cs形成。

圖6是一例，底刃48a的長(zhǎng)度和旋轉(zhuǎn)刀具40的半徑的長(zhǎng)度的比率也可以是20％以外。特別是，在如智能手機(jī)的那樣重視加工面的外表的情況下，也可以使底刃48a的長(zhǎng)度為旋轉(zhuǎn)刀具40的半徑的長(zhǎng)度的2～6％。這是因?yàn)榕c增加底刃48a的長(zhǎng)度相比，增加旋轉(zhuǎn)刀具40的半徑的長(zhǎng)度難以受到底刃48a的直線度誤差的影響，進(jìn)而能夠得到更長(zhǎng)的一條連續(xù)的接觸線。

底刃48a，如前所述，由于在與旋轉(zhuǎn)軸線r1正交的平面內(nèi)延伸，所以在與旋轉(zhuǎn)軸線r1正交的方向看時(shí)呈直線狀地延伸。另一方面，底刃在旋轉(zhuǎn)軸線r1的方向看時(shí)不需要一定是直線狀，也可以是曲線狀。

符號(hào)的說明

10：旋轉(zhuǎn)刀具；12：刀具主體；14：切削刀片；14a：底刃；30：工件；32：長(zhǎng)方體部；32a：平面；34：彎曲體部；34a：曲面；100：機(jī)床；cs：環(huán)狀的面；tl：接觸線。